Un team di ricerca presso Postech (Università di Scienze e Tecnologia di Pohang) ha sviluppato con successo una tintura organica superfotostabile dopo due anni di ricerca dedicata-dimostrando perseveranza simile a quella di Marie Curie, che ha espulso scrupolosamente solo 0,1 grammi di radio da otto tonnellate di minerale per guadagnare il suo premio Nobel.
L’imaging a sola molecola, una tecnica che utilizza marcatori fluorescenti per tracciare le proteine con precisione, svolge un ruolo cruciale nella biologia cellulare, nella biochimica, nella biologia molecolare e nella scoperta di farmaci. Tuttavia, i fluorofori organici convenzionali sono stati ostacolati dalla loro bassa fotostabilità. La questione del fotobleaching – la perdita di fluorescenza all’esposizione alla luce prolungata – ha reso difficile tenere traccia delle proteine all’interno delle cellule o monitorare intricati processi biologici per periodi prolungati.
Il team di ricerca del professor Sung Ho Ryu di Postech ha fatto una scoperta serendipita ma innovativa mentre conduceva imaging a sola molecola: una molecola fluorescente ultra-fotisibile emersa a seguito del phoblueingfenomenon. In collaborazione con il team del professor Young-Tae Chang, hanno identificato la sua struttura usando la spettrometria di massa e l’analisi della risonanza magnetica nucleare, nominando It Phoenix Fluor 555 (PF555).
PF555 offre una fotostabilità significativamente maggiore rispetto ai coloranti fluorescenti esistenti, rendendolo altamente efficace per il monitoraggio di entrambe le singole proteine a livello di singola molecola e più proteine contemporaneamente a livello di massa. In particolare, PF555 rimane inalterato dalla concentrazione di ossigeno e ha una lunga durata di fotobleaching.
Usando PF555, il team di ricerca è stato in grado di osservare processi biologici che non erano precedentemente rintracciabili, tra cui endocitosi e interazioni proteiche. Le loro scoperte hanno rivelato che il recettore del fattore di crescita epidermico (EGFR)-un regolatore chiave della crescita e della differenziazione cellulare-esiste in due stati distinti: uno in cui rimane intrappolato all’interno delle strutture rivestite di clatrina (CC) sulla membrana cellulare e un altro dove si muove attorno all’ambiente circostante. Ciò suggerisce che l’EGFR naviga attivamente il suo ambiente, potenzialmente per rilevare segnali esterni o facilitare le interazioni molecolari. Grazie alla fotostabilità senza pari di PF555, i ricercatori sono stati in grado di tracciare il processo completo dell’endocitosi e del riciclaggio dell’EGFR, qualcosa che era stato impegnativo con i coloranti fluorescenti convenzionali.
Il professor Sung Ho Ryu ha osservato: “PF555 è un fluoroforo organico ultra stabile a differenza di qualsiasi precedentemente riportato. Consentirà ai ricercatori di osservare fenomeni biologici che una volta erano limitati dai limiti di tempo”. Il professor Young-Tae Chang ha aggiunto: “La straordinaria stabilità di PF555 stabilisce un nuovo punto di riferimento per i fluorofori organici”, sottolineando le sue ampie applicazioni nello sviluppo di farmaci, nella diagnostica delle malattie e nell’imaging cellulare.
Questa ricerca è stata condotta dal professor Sung Ho Ryu, dal Dr. Do-Hyeon Kim e dal Dr. Hong Minh Triet del Dipartimento di Life Sciences di Postech, in collaborazione con il professor Young-Tae Chang del Dipartimento di Chimica e il Dr. Sun Hyeok Lee della scuola di specializzazione in scienze della convergenza e tecnologia. Le loro scoperte sono state recentemente pubblicate in Metodi della naturaun diario riconosciuto a livello globale nella ricerca biochimica. Questo studio è stato supportato dalla National Research Foundation della Corea, dall’Institute for Basic Science e dalla Glocal University 30.
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